本申请揭示了一种磁聚焦场致发射微电推进装置，包括推进剂存储腔、支撑连接结构、绝缘基底、发射极、绝缘支撑结构、栅极和环形磁铁，支撑连接结构安装于推进剂存储腔的输出端，发射极通过绝缘基底安装于支撑连接结构上，支撑连接结构、绝缘基底的通孔与推进剂存储腔的输出孔贯通；栅极通过绝缘支撑结构安装于支撑连接结构上方，绝缘支撑结构的高度高于栅极和绝缘基底的高度之和，栅极和发射极间隔设置，发射极位于绝缘支撑结构、栅极以及绝缘基板之间形成的空间内；环形磁铁套设于绝缘支撑结构上。本申请在装置电极附近增加电磁场，对产生的离子束流约束，驱使离子束流沿轴向方向喷出形成推力，有效降低羽流发散程度，减小羽流发散带来的推力损失。散带来的推力损失。散带来的推力损失。
【技术实现步骤摘要】
一种磁聚焦场致发射微电推进装置
[0001]本专利技术属于空间电推进
，涉及一种磁聚焦场致发射微电推进装置。
技术介绍
[0002]场致发射微电推进装置由于具有结构简单、效率高、比冲大等优点，是未来微纳小卫星平台理想的动力装置。这种推进装置在使用过程中通常依靠电极间的强电场将推进剂电离并在电场力的作用下喷射出去，形成推力作用于卫星平台。推进剂电离后喷射出去的方向主要由电极间的电场位形来决定。目前已有的电推进装置设计存在的问题是因装置本身电极结构引起所产生的离子束流在高强电场中存在一种场发散效应，导致羽流发散角过大，进而导致推力损失、电极烧蚀和推进效率降低等。
技术实现思路
[0003]为了解决相关技术中的问题，本申请提供了一种磁聚焦场致发射微电推进装置，技术方案如下：
[0004]一种磁聚焦场致发射微电推进装置，包括推进剂存储腔、支撑连接结构、绝缘基底、发射极、绝缘支撑结构、栅极和环形磁铁，其中：
[0005]所述支撑连接结构安装于所述推进剂存储腔的输出端，所述发射极通过所述绝缘基底安装于所述支撑连接结构上，所述支撑连接结构、所述绝缘基底上均开设有通孔，所述支撑连接结构、所述绝缘基底上的通孔L与所述推进剂存储腔的输出孔贯通且同轴排布；
[0006]所述栅极通过所述绝缘支撑结构安装于所述支撑连接结构上方，所述绝缘支撑结构的高度高于所述栅极和所述绝缘基底叠加后的高度之和，所述栅极和所述发射极间隔相对设置，所述发射极位于所述绝缘支撑结构、所述栅极以及所述绝缘基板之间形成的空间内；
[0007]所述环形磁铁套设于所述绝缘支撑结构上。
[0008]可选的，所述环形磁铁的外径与所述支撑连接结构的外径相同，且所述环形磁铁与所述支撑连接结构同轴安装。
[0009]可选的，所述绝缘支撑结构包括支撑部和用于承载所述栅极的承载部，所述承载部与所述支撑部的内径相同且同轴心设置，所述承载部的外径大于所述支撑部的外径；所述承载部、所述支撑部的外径壁、所述支撑连接结构之间形成环形空间，所述环形磁铁容置于所述环形空间内。
[0010]可选的，所述环形磁铁远离所述栅极的一端搭载于所述支撑连接结构上。
[0011]可选的，所述环形磁铁的内径与所述绝缘支撑结构的外径匹配，所述环形磁铁的内径壁与所述绝缘支撑结构的外径壁贴合安装。
[0012]可选的，所述环形磁铁为永磁铁。
[0013]可选的，所述环形磁铁为电磁线圈。
[0014]可选的，所述环形磁铁采用铷铁硼磁铁材料制成。
[0015]可选的，所述环形磁铁在栅极与发射极间区域所形成的磁场沿所述电推进装置轴线方向向上，并与所述栅极与所述发射极之间所形成的电场方向一致。
[0016]可选的，所述环形磁铁在栅极与发射极间区域形成的磁场的磁场强度为0～0.1T。
[0017]基于上述技术方案，本申请至少可以实现如下有益效果：
[0018]通过在装置电极附近增加附加电磁场，实现对产生的离子束流的约束，驱使离子束流沿轴向方向喷出形成推力，有效降低羽流发散程度，减小羽流发散带来的推力损失；提高了场致发射微电推进装置的推力水平，且结构简单可靠。
[0019]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本专利技术。
附图说明
[0020]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本专利技术的实施例，并与说明书一起用于解释本专利技术的原理。
[0021]图1是本申请一个实施例中提供的磁聚焦场致发射微电推进装置的示意图；
[0022]图2是图1提供的磁聚焦场致发射微电推进装置的磁聚焦原理的示意图。
[0023]附图标记如下：
[0024]1、推进剂存储腔；2、支撑连接结构；3、绝缘基底；4、发射极；5、绝缘支撑结构；6、栅极；7、环形磁铁。
具体实施方式
[0025]这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本专利技术相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本专利技术的一些方面相一致的装置和方法的例子。
[0026]图1是本申请一个实施例中提供的磁聚焦场致发射微电推进装置的示意图，本申请提供的磁聚焦场致发射微电推进装置包括推进剂存储腔1、支撑连接结构2、绝缘基底3、发射极4、绝缘支撑结构5、栅极6和环形磁铁7，各个部件的安装关系如下：
[0027]所述支撑连接结构2安装于所述推进剂存储腔1的输出端，所述发射极4通过所述绝缘基底3安装于所述支撑连接结构2上，所述支撑连接结构2、所述绝缘基底3上均开设有通孔，所述支撑连接结构2、所述绝缘基底3上的通孔L与所述推进剂存储腔1的输出孔贯通且同轴排布。存储腔1内的推进剂能够通过输出孔直接进入发射极4的多孔材料的孔中。推进剂不断在发射极4电离发射，存储腔1内的推进剂不断补充到发射极4中。
[0028]所述栅极6通过所述绝缘支撑结构5安装于所述支撑连接结构2上方，所述绝缘支撑结构5的高度高于所述栅极6和所述绝缘基底3叠加后的高度之和，所述栅极6和所述发射极4间隔相对设置，所述发射极4位于所述绝缘支撑结构5、所述栅极6以及所述绝缘基板之间形成的空间内，发射极4上设有发射锥，通过绝缘支撑结构5与栅极6和绝缘基底3叠加的高度差，确保栅极6不与发射锥的尖端接触。推进剂在发射锥尖端电离，同时受到栅极6和发射极4之间的电场作用被加速。发射极4为多孔金属材料，其孔径只有几微米，因而液态的推进剂可以在多孔材料毛细力的作用下向发射极4的发射锥顶点处移动，然后在强电场作用
下被电离。
[0029]所述环形磁铁7套设于所述绝缘支撑结构5上。
[0030]在一种可能的实现中，所述环形磁铁7可以为永磁铁。在另一种可能的实现中，所述环形磁铁7可以为电磁线圈。在再一种可能的实现中，所述环形磁铁7还可以采用铷铁硼磁铁材料制成。
[0031]在实际实现中，为了保证环形磁铁7的外径面与支撑连接结构2的外径面在同一个圆周面上，所述环形磁铁7的外径与所述支撑连接结构2的外径相同，且所述环形磁铁7与所述支撑连接结构2同轴安装。环形磁铁如此设置能够在简化结构的同时，通过环形磁铁形成的磁场，对发射极与栅极之间产生的离子起到约束作用，来削弱电场的发散现象，进而使电离后的离子能够更加聚拢的射出。
[0032]可选的，所述绝缘支撑结构5可以包括支撑部和用于承载所述栅极6的承载部，所述承载部与所述支撑部的内径相同且同轴心设置，所述承载部的外径大于所述支撑部的外径；所述承载部、所述支撑部的外径壁、所述支撑连接结构2之间形成环形空间，所述环形磁铁7容置于所述环形空间内。
[0033]换句话说，环形磁铁7套设于绝缘支撑结构5的支撑部外围，且卡扣于承载部和支撑连接结构2之间，保证环形磁铁7的牢固性。所述环形磁铁在所述栅极6与所述本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种磁聚焦场致发射微电推进装置，其特征在于，所述磁聚焦场致发射微电推进装置包括推进剂存储腔、支撑连接结构、绝缘基底、发射极、绝缘支撑结构、栅极和环形磁铁，其中：所述支撑连接结构安装于所述推进剂存储腔的输出端，所述发射极通过所述绝缘基底安装于所述支撑连接结构上，所述支撑连接结构、所述绝缘基底上均开设有通孔，所述支撑连接结构、所述绝缘基底上的通孔L与所述推进剂存储腔的输出孔贯通且同轴排布；所述栅极通过所述绝缘支撑结构安装于所述支撑连接结构上方，所述绝缘支撑结构的高度高于所述栅极和所述绝缘基底叠加后的高度之和，所述栅极和所述发射极间隔相对设置，所述发射极位于所述绝缘支撑结构、所述栅极以及所述绝缘基板之间形成的空间内；所述环形磁铁套设于所述绝缘支撑结构上。2.根据权利要求1所述的磁聚焦场致发射微电推进装置，其特征在于，所述环形磁铁的外径与所述支撑连接结构的外径相同，且所述环形磁铁与所述支撑连接结构同轴安装。3.根据权利要求1所述的磁聚焦场致发射微电推进装置，其特征在于，所述绝缘支撑结构包括支撑部和用于承载所述栅极的承载部，所述承载部与所述支撑部的内径相同且同轴心设置，所述承载部的外径大于所述支撑部的...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗杨，高辉，王东魏，季朦，王忠晶，许诺，
申请(专利权)人：北京机械设备研究所，
类型：发明
国别省市：
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